乙苯-苯乙烯精馏塔设计
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毕业设计
题目年产10万吨苯乙烯工艺设计
姓名
所在系部化学工程
专业班级有机化工
指导老师
前言
本设计的内容为10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置，包括工艺设计，设备设计及平面布置图。
本设计的依据是采用低活性、高选择性催化剂，参照鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯。苯乙烯单体生产工艺技术：深度减压，绝热乙苯脱氢工艺
七、原材料消耗综合表、排出物表…………………………………………………………36
八、生产控制…………………………………………………………………………………37
九、产品消耗定额……………………………………………………………………………37
十、三废处理…………………………………………………………………………………37
1、乙苯—苯乙烯塔操作条件的确定…………………………………………………………24
2、理论板数的计算……………………………………………………………………………25
五、乙苯—苯乙烯塔附属设备计算…………………………………………………………31
六、乙苯—苯乙烯塔主要工艺条件一览表…………………………………………………35
1、计算依据……………………………………………………………………………………13
2、物料衡算……………………………………………………………………………………14
3、热量衡算……………………………………………………………………………………22
四、乙苯—苯乙烯精馏塔的计算……………………………………………………………24
（4）K=exp(15.344-14656.5734/T)
（5）Cat的有效系数η1=0.7η2=0.667
（6）填料情况：
取瓷环为25×25的拉西环，所填高度为250mm，锥形高度为250mm，锥角取900
（7）压力：第一反应器进口压力为1.8 * 105 Pa，出口压力为1.2 * 105 Pa，平均压力为1.5 * 105 Pa，压降ΔP=0.6 * 105 Pa。
所需要的催化剂用量和反应器体积较小，且催化剂不宜磨损，能在高温高压下操作，内部结构简单，选价便宜。在苯乙烯蒸馏中采用一种专用的不含硫的苯乙烯阻聚剂。它经济有效且能使苯乙烯焦油作为燃料清洁地燃烧。
工业设计的优化和设备的良好设计可使操作无故障，从而可减少生产波动.
本设计装置主要由脱氢反应和精馏两个工序系统所组成。原料来自乙苯生产装置或原料采购部门，循环水、冷冻水、电和蒸汽来由公用工程系统提供，生产出的苯乙烯产品到成品库。
2、主副化学反应式……………………………………………………………………………8
3、生产步骤……………………………………………………………………………………8
4、原理、化学组成及化学性质………………………………………………………………9
5、反应器设计依据……………………………………………………………………………10
（8）再沸器：取热损失为水蒸汽放出热量的3%，Q蒸汽=Q吸/（1-3%）
（9）传热面积A：取K=32.12 * 4.18 kJ
一、绪论………………………………………………………………………………………5
1、原料的性质和用途…………………………………………………………………………5
2、苯乙烯的性质和用途………………………………………………………………………5
4、5、6
甲苯
0.8%
1.2%
1、2、3
4、5、6
苯
0.2%
0.8%
1、2、3
4、5、6
∑
100%
100%
1、2、3
Байду номын сангаас4、5、6
2、操作条件：
年工作日：300天，每天24小时，乙苯总转化率为55%
乙苯损失量为纯乙苯投料量为4.66%
配料比：原料烃/水蒸汽=1/2.6（质量比）
温度T：第一反应器进口温度630℃，出口温度580℃
6、主要工艺变量（参数）的选择与控制……………………………………………………10
7、流程叙述……………………………………………………………………………………11
8、工艺设计物性参数…………………………………………………………………………13
三、物料及热量衡算…………………………………………………………………………13
3、苯乙烯各种生产工艺及比较………………………………………………………………6
4、本工艺设计说明……………………………………………………………………………6
二、生产工艺说明……………………………………………………………………………8
1、原料、成品及半成品………………………………………………………………………8
第二反应器进口温度630℃，出口温度600℃
压力P：床层平均操作压力1.5 * 105 Pa（绝）
3、选择性：
C8H10→C8H8+H2（1）
C8H10→C6H6+C2H4（2）
C8H10+H2→C7H8+CH4（3）
1、2、3
（1）90%
（2）3%
（3）7%
4、5、6
（1）92%
（2）3%
（3）5%
4、催化剂条件：
（1）采用11#氧化铁催化剂，d=3mm，h=13mm（2）允许通入乙苯空速为：（0.5~0.9）Nm3乙苯/(m3Cat．h)（3）=1050kg/m3 =1500kg/m3
5、参考数据：
（1）反应器直径D=2 m
（2）取热损失为反应热为4%
（3）k=exp(11.281-2545/RT)
乙苯脱氢反应在绝热式固定床反应器中进行，其特点是：转化率高，可达55%，选择性好，可达90%。特殊的脱氢反应器系统：在低压（深度真空下）下操作以达到最高的乙苯单程转化率和最高的苯乙烯选择性。该系统是由蒸汽过热器、过热蒸汽输送管线和反应产物换热器组成，设计为热联合机械联合装置。整个脱氢系统的压力降小，以维持压缩机入口尽可能高压，同时维持脱氢反应器尽可能低压，从而提高苯乙烯的选择性，同时不损失压缩能和投资费用。
此设计过程中，为了计算方便，忽略了一些计算过程，故有一定的误差，另由于计算时间比较仓促，有些问题不能够直接解决。设计中有不少错误之处，请指导老师予以批评指正，多提出宝贵意见。
苯乙烯设计任务书
一、设计题目：年产10万吨苯乙烯的生产工艺设计
二、设计原始条件：
1、
原料组成
（质量%）
组别
乙苯
99%
98%
1、2、3
题目年产10万吨苯乙烯工艺设计
姓名
所在系部化学工程
专业班级有机化工
指导老师
前言
本设计的内容为10万吨/年乙苯脱氢制苯乙烯装置，包括工艺设计，设备设计及平面布置图。
本设计的依据是采用低活性、高选择性催化剂，参照鲁姆斯(Lummus)公司生产苯乙烯的技术，以乙苯脱氢法生产苯乙烯。苯乙烯单体生产工艺技术：深度减压，绝热乙苯脱氢工艺
七、原材料消耗综合表、排出物表…………………………………………………………36
八、生产控制…………………………………………………………………………………37
九、产品消耗定额……………………………………………………………………………37
十、三废处理…………………………………………………………………………………37
1、乙苯—苯乙烯塔操作条件的确定…………………………………………………………24
2、理论板数的计算……………………………………………………………………………25
五、乙苯—苯乙烯塔附属设备计算…………………………………………………………31
六、乙苯—苯乙烯塔主要工艺条件一览表…………………………………………………35
1、计算依据……………………………………………………………………………………13
2、物料衡算……………………………………………………………………………………14
3、热量衡算……………………………………………………………………………………22
四、乙苯—苯乙烯精馏塔的计算……………………………………………………………24
（4）K=exp(15.344-14656.5734/T)
（5）Cat的有效系数η1=0.7η2=0.667
（6）填料情况：
取瓷环为25×25的拉西环，所填高度为250mm，锥形高度为250mm，锥角取900
（7）压力：第一反应器进口压力为1.8 * 105 Pa，出口压力为1.2 * 105 Pa，平均压力为1.5 * 105 Pa，压降ΔP=0.6 * 105 Pa。
所需要的催化剂用量和反应器体积较小，且催化剂不宜磨损，能在高温高压下操作，内部结构简单，选价便宜。在苯乙烯蒸馏中采用一种专用的不含硫的苯乙烯阻聚剂。它经济有效且能使苯乙烯焦油作为燃料清洁地燃烧。
工业设计的优化和设备的良好设计可使操作无故障，从而可减少生产波动.
本设计装置主要由脱氢反应和精馏两个工序系统所组成。原料来自乙苯生产装置或原料采购部门，循环水、冷冻水、电和蒸汽来由公用工程系统提供，生产出的苯乙烯产品到成品库。
2、主副化学反应式……………………………………………………………………………8
3、生产步骤……………………………………………………………………………………8
4、原理、化学组成及化学性质………………………………………………………………9
5、反应器设计依据……………………………………………………………………………10
（8）再沸器：取热损失为水蒸汽放出热量的3%，Q蒸汽=Q吸/（1-3%）
（9）传热面积A：取K=32.12 * 4.18 kJ
一、绪论………………………………………………………………………………………5
1、原料的性质和用途…………………………………………………………………………5
2、苯乙烯的性质和用途………………………………………………………………………5
4、5、6
甲苯
0.8%
1.2%
1、2、3
4、5、6
苯
0.2%
0.8%
1、2、3
4、5、6
∑
100%
100%
1、2、3
Байду номын сангаас4、5、6
2、操作条件：
年工作日：300天，每天24小时，乙苯总转化率为55%
乙苯损失量为纯乙苯投料量为4.66%
配料比：原料烃/水蒸汽=1/2.6（质量比）
温度T：第一反应器进口温度630℃，出口温度580℃
6、主要工艺变量（参数）的选择与控制……………………………………………………10
7、流程叙述……………………………………………………………………………………11
8、工艺设计物性参数…………………………………………………………………………13
三、物料及热量衡算…………………………………………………………………………13
3、苯乙烯各种生产工艺及比较………………………………………………………………6
4、本工艺设计说明……………………………………………………………………………6
二、生产工艺说明……………………………………………………………………………8
1、原料、成品及半成品………………………………………………………………………8
第二反应器进口温度630℃，出口温度600℃
压力P：床层平均操作压力1.5 * 105 Pa（绝）
3、选择性：
C8H10→C8H8+H2（1）
C8H10→C6H6+C2H4（2）
C8H10+H2→C7H8+CH4（3）
1、2、3
（1）90%
（2）3%
（3）7%
4、5、6
（1）92%
（2）3%
（3）5%
4、催化剂条件：
（1）采用11#氧化铁催化剂，d=3mm，h=13mm（2）允许通入乙苯空速为：（0.5~0.9）Nm3乙苯/(m3Cat．h)（3）=1050kg/m3 =1500kg/m3
5、参考数据：
（1）反应器直径D=2 m
（2）取热损失为反应热为4%
（3）k=exp(11.281-2545/RT)
乙苯脱氢反应在绝热式固定床反应器中进行，其特点是：转化率高，可达55%，选择性好，可达90%。特殊的脱氢反应器系统：在低压（深度真空下）下操作以达到最高的乙苯单程转化率和最高的苯乙烯选择性。该系统是由蒸汽过热器、过热蒸汽输送管线和反应产物换热器组成，设计为热联合机械联合装置。整个脱氢系统的压力降小，以维持压缩机入口尽可能高压，同时维持脱氢反应器尽可能低压，从而提高苯乙烯的选择性，同时不损失压缩能和投资费用。
此设计过程中，为了计算方便，忽略了一些计算过程，故有一定的误差，另由于计算时间比较仓促，有些问题不能够直接解决。设计中有不少错误之处，请指导老师予以批评指正，多提出宝贵意见。
苯乙烯设计任务书
一、设计题目：年产10万吨苯乙烯的生产工艺设计
二、设计原始条件：
1、
原料组成
（质量%）
组别
乙苯
99%
98%
1、2、3